变压器移位器范文第1篇
应急刹车系统通常可以通过鉴定试验验证其性能, 但在设计之初就需要知道系统设计是否满足性能要求, 明确设计的正确性, 以避免后续发生重复设计。本文采用理论计算的方法对某民机应急刹车系统进行仿真分析。首先分析了应急刹车的操作模式, 建立了刹车系统蓄压器内压力等参数在停机/应急刹车工作时的数学关系模型, 进而计算蓄压器在多次应急刹车时的工作状态, 验证其应急刹车性能。
1 适航要求
FAR25和CCAR25 R4中25.735 (h) 均要求刹车系统储备能量必须充足:当防滑系统没有工作时至少可完成六个完整的刹车。美国军用规范MIL-B-8584C规定蓄压器应提供不少于10次的全刹车。
*刹车控制阀的泄露仅当切断阀打开时发生。
2 应急刹车系统组成
某型民机的机轮刹车系统中内外轮刹车系统分别安装有1个蓄压器, 共2个蓄压器。正常刹车系统失效时, 由蓄压器提供能源控制停机/应急阀实现手动应急刹车。停机时, 蓄压器则提供停机刹车能源。
3 应急刹车过程分析
一个完整的应急刹车过程为:驾驶员拉起应急刹车手柄, 打开停机/应急刹车阀以接通应急刹车系统油路, 蓄压器内的高压液压油通过停机/应急刹车阀、梭阀、液压保险等元件及系统管路进入刹车装置的作动筒, 推动刹车作动筒使刹车片紧贴轮毂实施刹车, 此时蓄压器内气体体积膨胀液压油体积减小, 刹车系统软管膨胀, 液压油液温度升高。
维持一段时间后, 驾驶员松开停机/应急刹车手柄, 停机/应急刹车阀关闭, 供压油路被切断, 作动筒回位, 刹车片松开, 软管收缩, 系统中的一部分油液通过回油管回到液压系统油箱。每经过一次应急刹车蓄压器内所存留油液体积逐渐减少, 气体体积逐渐增加, 压力逐渐小。经过一定次数的刹车后, 油液体积减少到最低限度, 系统压力趋近于系统回油压力且最终等于回油压力, 这时蓄压器失去其工作能力。
4 应急刹车系统建模
假定充气压力为Pa, 蓄压器内气体的最大体积为;当蓄压器内油液充至限定值后系统压力为P0时, 气体体积为分别为第i次刹车时蓄压器内压缩气体的压力和体积, Vi为此时蓄压器内油液体积, V为蓄压器总容积。此外, 假定蓄压器内气体体积膨胀为绝热过程, 且充加液压油的过程中气体摩尔数不变, 则根据气体状态方程有:
在Pi>P0的任何中间状态, 均认为气体压力与液压油液压力相等。
由于刹车操作过程中, 蓄压器内油液的减少主要来源于以下几个原因。
(1) 刹车作动筒内液压油经过回油管排入邮箱的油液体积Va。
(2) 刹车系统软管膨胀, 软管膨胀增加的体积:
(3) 各相关液压元件的油液泄露:
其中:Pi为第i次刹车时的系统压力, ρhose为软管膨胀系数, Lhose为软管总长度;δleak为元件泄露率, t为每次全刹车加压时间。
假定∆Vi为第i次刹车时蓄压器内减少的油液体积, 则:
那么, 蓄压器内气体体积为:
根据气体状态方程有:
将 (2) 、 (3) 、 (4) 、 (5) 带入方程 (6) 得:
由 (4) 和 (5) 可得一次全刹车后蓄压器内油液体积为:
5 计算数据
(1) 应急刹车系统基本数据 (如表1) 。
(2) 元件液压油泄露数据。
应急刹车系统中, 所包含的液压元器件由停机/应急刹车阀、梭阀、液压保险和压力传感器组成, 其中停机/应急阀和梭阀的泄漏率最为显著。正常刹车系统中刹车控制阀的泄露率高, 具体数据如下表2所示。
6数值计算过程及结果
记及不同压力下阀组件泄露率不用这一实际情况, 不同压力下的泄露率假定为, 和, 设计计算流程为如图1。
(1) 蓄压器作为液压能源, 采用正常系统刹车, 则会产生油液泄露的主要阀组件为停机/应急阀 (OFF) 、切断阀 (ON) 、刹车控制阀。加压时间为2s, 则计算结果表2所示。其中, 此处蓄压器内剩余油液体积为两个蓄压器内油液总体积。
(2) 蓄压器作为液压能源, 采用应急系统刹车, 则会产生油液泄露的主要阀组件为停机/应急阀 (ON) 、切断阀 (OFF) 。加压时间为2s, 则计算结果如表3所示。其中, 此处蓄压器内剩余油液体积为两个蓄压器内油液总体积。
从计算结果可以看出, 该刹车蓄压器能提供至少6～7次全刹车, 符合适航和美军标的要求, 且随着刹车次数的增加, 油液压力减小的趋势趋于平稳。
本文所提供的蓄压器蓄能性能仿真计算方法可以较好的仿真分析蓄压器的设计指标, 具有重要的工程实践意义。
摘要：本文首先分析了应急刹车的操作模式, 建立了刹车系统蓄压器内压力等参数在应急刹车工作时的数学关系模型, 进而计算蓄压器在多次应急刹车时的工作状态。该方法采用理论计算的方法对蓄压器的应急刹车能力进行了分析, 以此作为设计之初验证系统设计是否满足设计要求的理论分析方法, 同时也是鉴定试验结果的重要补充和支持, 具有重要的工程实践意义。
关键词：适航,停机/应急刹车能力,蓄压器,数学建模
参考文献
